KR20040030268A

KR20040030268A - 리소그래피 투영장치 및 상기 장치에 사용하기 위한리플렉터 조립체

Info

Publication number: KR20040030268A
Application number: KR1020030058768A
Authority: KR
Inventors: 슈우르만스프랑크예뢴피에터; 바커레비누스피에터
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2003-08-25
Publication date: 2004-04-09
Also published as: SG129254A1; JP2004134794A; KR100589233B1; CN100447671C; US20060006350A1; JP3662574B2; US20040094724A1; CN1495532A; US7256407B2; TW200416492A; TWI262362B; US7233009B2; DE60323911D1

Abstract

본 발명은 리소그래피 투영장치에 관한 것이다. 상기 리소그래피 투영장치에는 그레이징 입사 컬렉터가 존재한다. 상기 그레이징 입사 컬렉터는 수개의 리플렉터들로 구성된다. 컬렉터상의 열량을 줄이기 위하여, 상기 리플렉터들이 코팅된다. 컬렉터의 외측에 있는 리플렉터는 외측상에 적외선층을 가진다. 상기 내측 리플렉터는 외측상에 EUV 반사층으로 덮여 있다.

Description

리소그래피 투영장치 및 상기 장치에 사용하기 위한 리플렉터 조립체{Lithographic projection apparatus and reflector assembly for use in said apparatus}

본 발명은,

- 방사선의 투영빔을 형성하기 위한 방사원을 지닌 조명시스템;

- 상기 투영 빔을 패터닝하기 위하여 상기 투영 빔에 의하여 조사될 패터닝수단을 잡아주도록 구성된 지지구조체;

- 기판을 잡아주도록 구성된 기판테이블; 및

- 상기 패터닝수단의 조사된 부분을 기판의 타겟부상에 묘화하도록 구성 및 배치된 투영시스템을 포함하는 리소그래피 투영장치에 관한 것이다.

"패터닝수단(patterning means)"이라는 용어는 기판의 타겟부에 형성되어야 할 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 입사하는 방사빔에 부여하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)"라는 용어로도 사용된다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 타겟부에 형성될 디바이스 내의 특정기능층에 해당할 것이다(이하 참조). 그러한 패터닝수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.

- 마스크. 이 마스크의 개념은 리소그래피분야에서 이미 잘 알려져 있고, 바이너리(binary)형, 교번위상-시프트(alternating phase-shift)형 및 감쇠위상-시프트형과 같은 마스크형식과 다양한 하이브리드 마스크형식을 포함한다. 방사빔내에 이러한 마스크가 놓이면, 마스크의 패턴에 따라 마스크로 입사되는 방사선의 선택적인 투과(투과형 마스크의 경우) 또는 반사(반사형 마스크의 경우)가 이루어진다. 마스크의 경우에는, 일반적으로 마스크테이블이 지지구조체가 되고, 상기 마스크테이블은 입사되는 투영빔내의 소정위치에 마스크가 고정될 수 있게 하며, 필요한 경우에는 마스크를 상기 빔에 대하여 상대적으로 이동시킬 수 있도록 한다.

- 프로그램가능한 거울배열. 이러한 장치의 예로는, 점탄성 제어층 (viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본원리는, (예를 들어)반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광이 회절광으로 반사되는 반면, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광이 비회절광으로 반사되는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 프로그램가능한 거울배열의 대안적인 실시예는 작은 거울의 매트릭스 배치를 채택하는 것인데, 상기 각각의 작은 거울은 적당하게 국부적으로 치우친 전기장을 가하거나 또는 압전작동수단(piezoelectric actuation means)을 채택하여 축에 대하여 개별적으로 기울어질 수 있다. 또한, 상기 거울은 매트릭스-어드레서블이고, 이러한 어드레싱된 거울은 입사하는 방사빔을 어드레싱되지 않은 거울에 대하여 다른 방향으로 반사할 것이다. 이러한 방식으로, 반사된 빔은 매트릭스-어드레서블 거울의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어드레싱은 적당한 전자수단을 사용하여 수행될 수 있다. 상술된 두가지 상황 모두에 있어서, 패터닝수단은 1이상의 프로그램가능한 거울배열로 이루어질 수 있다. 이러한 거울배열에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 미국특허 US 5,296,891호 및 US 5,523,193호와 PCT 특허출원 WO 98/38597호 및 WO 98/33096호로부터 얻을 수 있다. 프로그램가능한 거울배열의 경우에, 상기 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있는, 예를 들어, 프레임 또는 테이블로 구현될수 있다.

- 프로그램가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다. 상술된 바와 같이, 이러한 경우에서의 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있는, 예를 들어, 프레임 또는 테이블로 구현될 수 있다.

설명을 간단히 하기 위하여, 본 명세서의 나머지 부분 중 어느 곳에서는 그 자체가 마스크와 마스크테이블을 포함하는 예시적인 용어로서 특정적으로 지칭될 수도 있다. 하지만, 그러한 예시에서 논의된 일반적인 원리는 상술한 바와 같은 패터닝수단의 광의의 개념으로 이해되어야 한다.

예를 들어, 리소그래피 투영장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다.이 경우에, 패터닝수단은 IC의 각각의 층에 대응되는 회로패턴을 형성할 수 있으며, 이 패턴은 이후에 방사선 감응재(레지스트)층으로 도포된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(1이상의 다이로 구성되는)상으로 묘화될 수 있다. 일반적으로, 단일 웨이퍼는 인접해 있는 타겟부들의 전체적인 네트워크를 포함하고, 이들 타겟부는 투영시스템에 의하여 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 현재 통용되는 장치에서, 마스크테이블상의 마스크에 의한 패터닝을 채택하는 데에는, 두 가지 상이한 형식의 기계로 구분될 수 있다. 어느 한 형식의 리소그래피 투영장치에서는 타겟부상으로 전체 마스크 패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는데, 이러한 장치를 통상적으로 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라고 한다. 통상, 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)라고 불리워지는 대체 장치에서는 소정의 기준방향("스캐닝 방향")으로 투영빔 하의 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 기판테이블을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로, 투영시스템은 배율인자 M(일반적으로 < 1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도 V는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 M배가 된다. 본 명세서에 참고자료로 채택되고, 여기서 서술된 리소그래피 장치에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 미국특허 US 6,046,792호에서 찾을 수 있다.

리소그래피 투영장치를 사용하는 제조공정에서, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선 감응재(레지스트)층에 의하여 적어도 부분적으로 도포되는 기판상으로 묘화된다. 이 묘화 단계에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트 코팅 및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 묘화된 형상의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC의 각각의 층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은, 각각의 층을 가공하기 위한 여러 공정을 거친다. 여러 개의 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 집적회로 디바이스의 배열이 존재하게 될 것이다. 이들 집적회로 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의하여 서로 분리되고, 이들 각각의 집적회로 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 접속될 수 있다. 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 이와 같은 공정에 관한 추가정보는 예를 들어, "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing" (3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill출판사, 1997, ISBN 0-07-067250-4)으로부터 얻을 수 있다.

설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급 될 것이다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절광학기, 반사광학기, 카타디옵트릭 (catadioptric) 시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭 넓게 해석되어야 한다. 또한 상기 방사선시스템은 방사선투영빔의 지향, 성형 또는 제어하는 이들 설계형식 중의 어느 하나에 따라 동작하는 구성요소를 포함할 수 있고, 이후에 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 나아가, 상기 리소그래피 장치는 2이상의 기판테이블 (및/또는 2이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 장치에서, 추가테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 스테이지가 노광에 사용되고 있는 동안, 1이상의 다른 스테이지에서는 준비작업단계가 수행될 수 있다. 본 명세서에서 참고자료로 채택되는 듀얼스테이지 리소그래피 장치는, 예를 들어, 미국특허 US 5,969,441호 및 국제특허출원 WO 98/40791호에 개시되어 있다.

리소그래피 장치에 있어서, 기판으로 묘화될 수 있는 피처들의 크기는 투영방사선의 파장에 의하여 제한된다. 보다 높은 디바이스 밀도를 갖는 집적회로를 제작하고, 그로 인해 보다 높은 작업속도를 얻기 위해서는, 더욱 작은 피처들을 묘화할수록 바람직하다. 대부분의 현행 리소그래피 장치는 수은램프 또는 엑시머 레이저에 의하여 발생되는 자외선 광을 채용하고 있으나, 5 내지 20nm 범위, 특히 13nm부근의 보다 짧은 파장의 방사선을 사용하도록 권고되어 왔다. 이러한 방사선을 EUV(extreme ultraviolet) 또는 소프트 x-레이라 칭하며, 가용원(possible source)으로는 예를 들어, 레이저 생성(laser-produced) 플라즈마원, 방전 플라즈마원 또는 전자저장링으로부터의 싱크로트론 방사선을 포함한다. W. Partlo, I. Fomenkov, R. Oliver, D. Birx 공저 "Development of an EUV(13.5nm) Light Source Employing a Dense Plasma Focus in Lithium Vapor", Proc. SPIE 3997, pp.136-156(2000); M.W. McGeoch 저 "Power Scaling of a Z-pinch Extreme Ultraviolet Source", Proc. SPIE 3997, pp.861-866(2000); W.T. Silfvast, M.Klosner, G. Shimkaveg, H. Bender, G. Kubiak, N. Fornaciari 공저 "High-Power Plasma Discharge Source at 13.5 and 11.4nm for EUV lithography", Proc. SPIE 3676, pp.272-275(1999); 및 K. Berbmann 외 공저 "Highly Repetitive, Extreme Ultraviolet Radiation Source Based on a Gas-Discharge Plasma", Applied Optics, vol. 38, pp.5413-5417(1999)에는 방전 플라즈마원을 사용하는 장치가 개시되어 있다.

위에서 언급된 방전 플라즈마 방사원과 같은 EUV 방사원은 EUV 방사선을 방출하기 위하여 다소 높은 분압의 가스 또는 증기를 사용해야 할 수도 있다. 방전 플라즈마원에서는, 예를 들어 전극들 사이에서 방전이 일어나고, 그에 따라 부분적으로 이온화된 플라즈마가 연속적으로 붕괴되어(collapse) EUV 범위내의 방사선을 방출하는 매우 고온의 플라스마를 생성시킬 수 있다. 상기 매우 고온의 플라즈마는 흔히 Xe으로 생성되는데, 이는 Xe 플라즈마가 13.5nm 부근의 극 UV(EUV) 범위에서 조사되기 때문이다. 효율적인 EUV 생성을 위해서는, 방사원으로의 전극 부근에 통상 0.1 mbar의 압력을 필요로 한다. 이렇게 다소 높은 Xe 압력을 갖는 경우의 단점은 Xe 가스가 EUV 방사선을 흡수한다는 점이다. 예를 들어, 0.1 mbar Xe은 1m 떨어진 곳까지 13.5nm의 파장을 갖는 EUV 방사선을 단지 0.3%만 전달한다. 따라서, 상기 방사원 주위의 제한된 영역까지는 다소 높은 Xe 압력을 유지시킬 필요가 있다. 이를 달성하기 위해서는, 상기 방사원이 챔버 벽에 의하여, 컬렉터거울 및 조명광학기를 얻을 수 있는 후속 진공챔버로부터 분리되는 자체 진공챔버에 수용될 수 있다.

특히, 리소그래피 장치내의 EUV 원 및 포일 트랩으로부터 나온 열적 방사선은 그것이 부딪히는 물체들을 가열시키는 결과를 가져온다. 리소그래피 장치에 있어서는, 일반적으로 상기 물체들이 상기 장치를 구성하는 광학 구성요소들일 것이다. 상기 방사원의 부근에 위치한 광학 구성요소의 일 예시는 상기 방사원으로부터 나오는 빛에 대한 컬렉터로서의 역할을 하는 일 세트의 리플렉터들에 의하여 형성될 수 있다. 이러한 열적 방사선으로 인한 컬렉터의 온도 상승은 컬렉터 일부분의 팽창을 가져와 컬렉터의 기하학적 수차를 야기하고, 궁극적으로 그것을 파괴에 이르게 한다.

그러므로, 본 발명의 목적은 방사선의 열적인 부하를 줄인 반사요소, 특히 컬렉터를 가지는 리소그래피 투영장치를 제공하는 것이다.

다른 목적은 효과적으로 냉각되는 반사요소, 특히 컬렉터를 가지는 리소그래피 투영장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 비교적 긴 사용수명을 가지는 컬렉터를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 나타낸 도,

도 2는 본 발명에 따른 리소그래피 투영장치의 EUV 조명시스템 및 투영광학기의 측면도,

도 3은 본 발명의 방사원 및 그레이징(grazing) 입사 컬렉터의 상세도,

도 4는 본 발명에 따른 컬렉터 레이아웃의 축선방향 단면도,

도 5는 방사상 핀들이 구비된 컬렉터의 일 실시예의 측면사시도,

도 6은 2개의 상이한 압력챔버를 갖는 리소그래피 투영장치의 일 실시예의 개략도, 및

도 7은 포일 트랩 구조체의 상세도이다.

상기 및 기타 목적은 리플렉터 조립체가 상기 방사원의 상(image) 또는 상기 방사원의 부근에 위치하고, 방사원 또는 상기 방사원의 상이 자리하는 광학축선의 방향으로 연장되는 최소한 내측 및 외측 리플렉터(reflector)를 포함하고, 상기 내측 리플렉터는 외측 리플렉터보다 광학축선에 대하여 더 근접해 있고, 상기 리플렉터 각각은 내측 반사면과 외측 백킹층(backing layer)을 가지고, 상기 내측 리플렉터의 백킹층은 0.1 내지 100㎛, 바람직하게는 1 내지 10㎛의 파장에 대하여 0.7 내지 0.99, 바람직하게는 0.8 내지 0.99의 반사율을 갖는 반사층으로 덮여 있는, 서두에서 언급한 것과 같은 본 발명에 따른 리소그래피장치에 의하여 달성된다. 따라서, 리플렉터 조립체는 상기 리플렉터 조립상의 열부하를 줄여줄 리플렉터의 배면상에 부딪히는 실질적인 양의 적외선을 반사시켜 준다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 리플렉터 조립체가 상기 방사원의 상 또는 방사원 부근에 배치되고, 최소한 방사원 또는 상기 방사원의 상이 자리하는 광학축선의 방향으로 연장되는 내측 및 외측 리플렉터를 포함하고, 상기 내측 리플렉터는 광학축선에 대하여 외측 리플렉터보다 근접해 있고, 상기 리플렉터들 각각은 내측 반사면 및 외측 백킹층을 가지며, 상기 외측 리플렉터의 백킹층은 0.1 내지 100㎛, 바람직하게는 1 내지 10㎛의 파장에 대하여 통상적으로 0.8의 복사율(emissivity)을 갖는 복사층(radiative layer)으로 덮여 있다. 이는, 비교적강한 적외선 방출 특성을 갖는 외측 리플렉터의 백킹층을 제공함으로써, 리플렉터 조립체에 의하여 보다 많은 방사선 량이 방출되어 방사선 냉각이 향상되는 이점을 지닌다.

본 발명의 또 다른 실시예에서는, 리플렉터 조립체가 상기 방사원의 상 또는 방사원 부근에 배치되고, 최소한 방사원 또는 상기 방사원의 상이 자리하는 광학축선의 방향으로 연장되는 내측 및 외측 리플렉터를 포함하고, 상기 내측 리플렉터는 광학축선에 대하여 외측 리플렉터보다 근접해 있고, 상기 리플렉터들 각각은 내측 반사면 및 외측 백킹층을 가지며, 상기 외측 리플렉터의 백킹층은 0.1 내지 100㎛, 바람직하게는 1 내지 10㎛의 파장에 대하여 통상적으로 0.8의 복사율을 갖는 반사층으로 덮여 있고, 상기 내측 리플렉터의 백킹층은 0.1 내지 100㎛, 바람직하게는 1 내지 10㎛의 파장에 대하여 통상 0.9 이상의 반사율(reflectivity)을 갖는 반사층으로 덮혀 있다. 이는, 리플렉터 조립체가 내측 리플렉터들의 백킹층상의 반사코팅과 최외각 리플렉터의 후면상의 복사코팅을 모두 가져, 흡수된 열 방사선을 줄이고 방출되는 열 방사선을 늘려주는 장점을 가진다.

반사층은, 예를 들어 금 또는 루테늄과 같은 귀금속으로 만들어질 수도 있다 복사층은 최적의 열부하 감소특성을 위하여 카본으로 만들어질 수 있다.

각각의 리플렉터는 인접한 2개 이상의 반사면을 포함하되, 방사원으로부터 먼 반사면들이 방사원에 보다 근접해 있는 반사면보다 광학축선에 대해 보다 작은 각으로 배치된다. 이러한 방식으로, 그레이징 입사 컬렉터가 구성되어 광학축선을 따라 전파되는 UV 방사선의 빔을 발생시킨다. 2개 이상의 리플렉터들은 실질적으로동축으로 배치되고, 광학축선을 중심으로 실질적으로 회전대칭으로 연장된다. 예를 들어, 본 명세서에서 참조로 채용하고 있는 독일특허출원 DE 101 38 284.7에는 이러한 (Wolter-) 타입의 그레이징 입사 컬렉터가 기술되어 있다. 그에 따른 컬렉터는 리소그래피 투영장치내에서 (E)UV 방사선 포커싱장치로서 사용될 수 있다.

본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 본 발명에 따른 장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 여러 가능한 응용례를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시패널, 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어가 각각 "마스크", "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 이해할 수 있다.

본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚ 인) 자외선과 EUV(예를 들어, 파장이 5 내지 20㎚ 범위인 극자외선) 및 이온빔 또는 전자빔과 같은 입자빔을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선을 포괄하여 사용된다.

도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,

· 방사선(예를 들어, 11 내지 14nm의 파장을 가진 EUV방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(Ex,IL), (이 경우에는 특별히 방사원(LA)도 포함한다);

· 마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크홀더가 마련되어 있고,아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);

· 기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판홀더가 마련되어 있고, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT);

· 기판(W)의 (예를 들어, 1이상의 다이를 포함하는)타겟부(C)에 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화하는 투영시스템 ("렌즈")(PL)을 포함하여 이루어진다.

도시된 바와 같이, 상기 장치는 (반사마스크를 구비한) 반사형이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (투과마스크를 구비한) 투과형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 상술된 바와 같은 형식의 프로그램가능한 거울배열과 같은 그 밖의 다른 종류의 패터닝수단을 채택할 수도 있다.

방사원(LA)(예를 들어, 엑시머생성 플라즈마 또는 방전 플라즈마 EUV 방사원)은 방사선의 빔을 생성한다. 상기 빔은 맞바로 조명시스템(일루미네이터)(IL)에 들어 가거나, 예를 들어 빔 익스펜더(Ex)와 같은 컨디셔닝 수단을 거친 다음에 조명시스템으로 들어간다. 상기 일루미네이터(IL)는 빔내의 세기 분포의 외반경 및/또는 내반경 크기(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)를 설정하는 조정수단을 포함하여 이루어진다. 또한 이것은 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 여타의 다양한 구성요소들을 포함하고 있다. 이러한 방식으로, 마스크(MA)에 도달하는 빔(PB)은 그 단면에 소정의 균일성과 세기 분포를 갖게 된다.

도 1과 관련하여, 상기 방사원(LA)은 리소그패피 투영장치의 하우징내에 놓이지만(흔히 예를 들어, 방사원(LA)이 수은램프인 경우에서 처럼), 그것이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사선빔이 (가령, 적절한 지향 거울에 의해) 장치 내부로 들어오게 할 수도 있다. 후자의 시나리오는 방사원(LA)이 흔히 엑시머레이저인 경우이다. 본 발명과 청구 범위는 이들 시나리오를 모두 포함하고 있다.

이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀 있는 마스크(MA)를 통과한다. 마스크(MA)에서 선택적으로 반사된 다음 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 빔(PB)을 포커싱한다. 제2위치설정수단(및 간섭계측정수단(IF))에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단(PM)은 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 회수한 후에, 또는 스캔하는 동안에, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 장행정모듈(long-stroke module)(개략 위치설정) 및 단행정모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔 장치와는 대조적으로) 웨이퍼스테퍼의 경우에 마스크테이블(MT)이 단행정액추에이터에만 연결되거나 또는 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬마크(M1,M2) 및 기판 정렬마크(P1,P2)를 사용하여 정렬될 수도 있다.

도시된 장치는 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.

1. 스텝 모드에서는, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며,전체 마스크 이미지는 한번에(즉, 단일 "섬광"으로) 타겟부(C)에 투영된다. 그 후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 쉬프트되어 다른 타겟부(C)가 빔(PB)에 의하여 조사될 수 있다.

2. 스캔 모드에서는, 소정 타겟부(C)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는 기본적으로 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이v의 속도로 소정 방향(소위 "스캔방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동 가능해서, 투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하도록 되고, 이와 함께 기판테이블(WT)은 속도V=Mv로, 동일한 방향 또는 그 반대 방향으로 동시에 이동하는데, 이 때M은 렌즈(PL)의 배율(통상M=1/4 또는M=1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고도 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.

도 2는 방사선유닛(3), 조명광학유닛(4) 및 투영 광학시스템(PL)을 구비한 조명시스템(IL)을 포함하는 투영장치(1)을 나타내고 있다. 방사선시스템(2)은 소스-컬렉터 모듈(source-collector module), 즉 방사선유닛(3) 및 조명광학유닛(4)을 포함한다. 방사선유닛(3)에는 방전 플라즈마에 의하여 형성될 수 있는 방사원(LA)이 제공된다. EUV 방사원(6)은 전자기 스펙트럼의 EUV 범위내의 방사선을 방출하기 위하여 매우 고온의 플라즈마가 생성될 수 있는 Xe 가스 또는 Li 증기와 같은 가스 또는 증기를 이용할 수도 있다. 매우 고온의 상기 플라즈마는 전기 방전에 의하여 부분적으로 이온화된 플라즈마가 광학축선(O)상에서 붕괴되도록 함으로써 생성된다. 방사선의 효율적인 생성을 위해서는 분압 0.1 mbar의 Xe, Li 증기 또는 여타 적절한 가스 또는 증기가 필요하다. 방사원(LA)에 의하여 방출되는 방사선은 소스 챔버(7)로부터 가스 배리어 구조체, 즉 "포일 트랩(9)"을 거쳐 컬렉터 챔버(8)내로 보내진다. 가스 배리어 구조체는 본 명세서에서 참조로 채용하고 있는 유럽특허출원 EP-A-1 233 468 및 EP-A-1 057 079에 상세히 기술된 것과 같은 채널 구조체를 포함한다.

컬렉터 챔버(8)는 본 발명에 따라 그레이징 입사 컬렉터에 의하여 형성되는 방사선 컬렉터(10)를 포함한다. 컬렉터(10)를 지나는 방사선은 격자형 스펙트럼 필터(11)로 반사되어 컬렉터 챔버(8)의 어퍼처에 있는 허상의 소스 포인트(virtual source point:12)에 포커싱된다. 챔버(8)로부터, 투영빔(16)은 조명광학유닛(4)내에서 수직 입사 리플렉터(normal incidence reflector:13,14)를 거쳐 레티클테이블 또는 마스크테이블(MT)상에 위치한 레티클 또는 마스크로 반사된다. 패터닝된 빔(17)이 형성되어 투영광학시스템(PL)내에서 반사요소(18,19)를 거쳐 웨이퍼 스테이지 또는 기판테이블(WT)상으로 묘화된다. 일반적으로, 조명광학유닛(4) 및 투영시스템(PL)내에는 도시된 것보다 많은 요소들이 존재할 수 있다.

도 3에서 알 수 있듯이, 그레이징 입사 컬렉터(10)는 다수의 네스팅된(nested) 반사요소(21,22,23)를 포함한다. 이러한 형태의 그레이징 입사 컬렉터는 예를 들어, 독일특허출원 DE 101 38 284.7에 제시되어 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 적외선(40)은 광학축선(47)을 따라 배열된 컬렉터(50)상에 부딪힌다. 컬렉터(50)는 수개의 리플렉터들(42,43,46)을 포함할 수도 있다. 도 3에는 상기 컬렉터의 일 예시가 참조부호 10으로 나타내어져 있다. 도 4에서는, 내측 리플렉터가 참조부호 42로, 외측 리플렉터가 참조부호 46으로 지시되어 있다. 리플렉터 42와 46 사이에는, 수개의 다른 리플렉터(43)들이 배치될 수 있고, 도 4에는 그 아웃라인이 파선으로 나타내어져 있다. 모든 리플렉터(42,43)들은 그들의 백킹층(52)상에 열 방사선/적외선 반사층(56)으로 코팅되어 상기 리플렉터들상의 적외선(40)이 화살표(44)로 나타낸 것과 같이 반사되도록 한다. 외측 리플렉터(46)는 그것의 백킹층(52)상에 복사코팅(62)을 가진다. 도 4에서의 화살표(48)는 열 방사선/적외선을 나타낸다.

도 4에는, 컬렉터(50)의 내측 리플렉터(42)의 상세한 구성이 예시되어 있다. 리플렉터(42)는 리플렉터(42)에 기계적 강도를 부여하는 재료, 예를 들어 두께 0.5 내지 1mm의 니켈(Ni)로 만들어진 백킹층(52)를 포함한다. 도 4에서, 리플렉터(42,43,46)는 일 예로서 2개의 부분 58과 59를 포함하는 것으로 나타낸 (E)UV 반사측을 포함한다. 리플렉터(42)의 (E)UV 거울면(mirroring side)(58)에는, 리플렉터에 요구되는 (E)UV 반사특성을 부여하는 재료, 예를 들어 대략 50 나노미터에서 수 미크론 두께 범위의 금(Au) 또는 루테늄(Ru)과 같은 재료가 코팅재(54)로 부가되어 있다. 본 발명에 따르면, (E)UV 반사층과 같이 귀금속층(54)을 증착시키는 제작공정은, 백킹층(52)의 측면(60)에 예를 들어 적외선에 대한 무한(infinitely) 두께로서 간주될 수 있는 두께, 즉 대략 수 미크론의 금 또는 여타 적외선 반사재와 같은 추가 코팅(56)이, 가령 화학증기증착, 또는 전기화학적 증착과 같은 공지된 기술에 의하여 부가된다는 점에서 확장된다. 코팅(56)은 실질적으로 열 방사선/적외선을 반사시켜 백킹층(52)에 열 방사선/적외선이 보다 덜 흡수되도록 한다.

또한 도 4에는, 외측 리플렉터(46)의 상세한 구성이 예시되어 있다. 안쪽 층(42,43)의 경우에서와 같이 백킹층(52)을 덮는 열/적외 거울층(56) 대신, 외측 리플렉터(46)의 백킹층(52)은 외측면(60)이 예를 들어, 수 미크론 두께의 카본(C) 또는 당업자들에게 알려진 여타 열/적외 복사재료로 덮힌다. 카본 코팅은 최외각 리플렉터(46) 및 그에 따른 전체 컬렉터(50)의 "흑체" 복사율("block body" emissivity)을 향상시킨다.

실제로는 도 4의 리플렉터(42,43,46)의 거울면(58)이 만곡되어 있다. 그것은 2개의 결합 부분을 포함하는데, 그 중 하나는 쌍곡선과 같은 형상이고 다른 하나는 타원형과 같은 형상으로 되어 있다.

도 5에는, 컬렉터가 도시되어 있는데, 그것의 외측 리플렉터(46)상에는 수개의 방사상 핀(72-75)이 부착되어 있다. 상기 방사상 핀(72-75)들은 외측 리플렉터(46)상에 임의로 분포되어 있다. 상기 방사상 핀(72-75)들은 컬렉터(50)의 열/적외 "흑체" 반사특성을 더욱 더 증대시킬 수 있다.

또 다른 실시예에서는, 진공 분리부의 일부인 컬렉터를 사용함으로써 EUV 방사원과 광학축선을 따르는 다른 광학 구성요소들 사이의 진공 분리능(vaccum separation)이 향상될 수 있다. 이는, 컬렉터를 리소그래피 투영장치의 여타 구성요소들로부터 분리시키는 공간을 펌핑함으로써 실현된다. 독일특허출원 DE 101 38 284.7에 기술된 바와 같은 리플렉터를 사용함으로써, "오니온-셸(onion-shell)" 타입 컬렉터의 비교적 높은 흐름저항(flow resistance)이 이용될 수 있다. 컬렉터의 외측은 진공배리어를 형성하는 한편, 펌프는 1 mbar*1/s와 같은 비교적 낮은 펌핑률로 컬렉터를 통과하는 잔류가스를 범핑해 내기 위해 리플렉터의 하류부 부근에 채용될 수 있다.

본 실시예를 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.

도 6에는, EUV 조명기(71)의 일부가 도시되어 있다. 참조부호 61은 채널 어레이 또는 포일 트랩을 나타낸다. 채널 어레이 또는 포일 트랩(61)의 제한된 흐름 컨덕턴스(flow conductance)로 인하여, 수 1000 l/s의 펌핑속도가 채널 어레이(61) 뒷쪽에 도달할 경우, 상기 어레이 뒷쪽의 압력은 EUV 원(72)의 측면에서보다 100배 이상 작을 수 있다. 컬렉터(63)의 근접거리의 관점에 의하면 펌프(67)에 의해서는 상기 펌프의 속도가 달성될 수 없다. 본 발명에서 사용하기에 적절한 채널 어레이(61)는 EP-A-1 223 468 및 EP-A-1 057 079에 기술되어 있다.

참조부호 63은 DE 101 38 284.7에 설명된 것과 같은 형태의 다중-셀(multi-shell) 그레이징 입사 EUV 컬렉터를 나타낸다. 이들 두 구성요소는 둘레벽(66,68)을 통해 하우징(70)에 연결되어 진공챔버(65)를 형성한다. 상기 진공챔버(65)는 펌프(67)에 의하여 비워진다. 가능한 작게 유지되어 EUV 일루미네이터의 크기를 제한하는, 포일 트랩(61)과 수 센티미터의 그레이징 입사 EUV 컬렉터(63) 사이의 작은 분리부(93)로 인하여, 펌프(67)의 효과적인 펌프속도가 단지 수 100 l/s에 지나지 않아 챔버(65) 내에 충분한 진공을 조성할 수 없다. 따라서, 그레이징 입사 EUV 컬렉터(63) 뒷쪽에 제2펌프(69)가 배치된다. 그레이징 입사 EUV 컬렉터(63)는 200 l/s와 같은 제한된 흐름 컨덕턴스를 가진다. 펌프 67와 69는, 펌프 67에 대해서는 수 100 l/s, 펌프 69에 대해서는 1000 l/s의 속도로, 진공챔버(65)내에 소정의 진공을 함께 조성한다.

도 7에는, 포일 트랩(61) 일부분의 구조체(81)가 상세히 도시되어 있다. 상기 구조체(81)는 함께 개방 적층구조체를 형성하는 세장형 채널(83) 또는 좁은 간격을 갖는 슬릿으로 구성된다. 또한, 그레이징 입사 EUV 컬렉터(63)는 그것의 오니온형 셸 구조로 인하여 개방 적층 채널을 포함하여 이루어진다.

특히, 도 6은 다음과 관련이 있다.

1. - 방사선의 투영빔(6)을 형성하기 위한 방사원(6)을 지닌 조명시스템(3,4);

- 상기 투영 빔을 패터닝하기 위하여 상기 투영 빔에 의하여 조사될 패터닝수단을 잡아주도록 구성된 지지구조체(15);

- 기판을 잡아주도록 구성된 기판테이블(20); 및

- 상기 패터닝수단의 조사된 부분을 기판의 타겟부상에 묘화하도록 구성 및 배치된 투영시스템(5)을 포함하는 리소그래피 투영장치에 있어서,

- 광학축선(47)상에 자리한 방사원(72),

- 바깥쪽 측벽(70)을 갖는 제1횡벽(66)을 포함하는 하우징에 배치되는 다수의 동심 리플렉터(42,43,46)를 포함하되, 제1횡벽(66)은 상기 측벽(70)에 일 끝단부가 연결되고 채널 어레이 부재(61)에 다른 끝단부가 연결되며, 상기 채널 어레이 부재(61)는 상기 광학축선(47)상에 자리하는, 상기 광학축선(47)상의 컬렉터요소(63),

- 컬렉터요소(63)의 둘레부를 상기 측벽(70)에 연결시키고, 챔버(65)를 형성하는 제2횡벽(68),

- 상기 제1챔버(65)에 연결되는 제1펌프요소(67) 및

- 상기 컬렉터 요소(63) 하류의 제2요소(69)를 더욱 포함하는 리소그래피 투영장치(1).

2. 제1펌프(67)의 펌프속도가 10 l/s내지 5000 l/s, 바람직하게는 20 l/s내지 2000 l/s, 보다 바람직하게는 50 l/s내지 1000 l/s의 범위에 있고, 제2펌프(69)의 속도는 10 l/s내지 100000 l/s, 바람직하게는 900 l/s내지 9000 l/s, 보다 바람직하게는 2000 l/s내지 5000 l/s의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 청구항 제1항 및 제2항에 따른 리소그래피 투영장치(1).

본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였으나, 본 발명은 설명된 것과 달리 실행될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 상기 설명은 본 발명을 제한하려 의도된 것이 아니다.

본 발명에 따르면, 방사선의 열적인 부하를 줄이고, 효과적으로 냉각되며, 비교적 긴 사용수명을 갖는 반사요소, 특히 컬렉터를 가지는 리소그래피 투영장치를 얻을 수 있다.

Claims

- 방사선의 투영빔(6)을 형성하기 위한 방사원(6)을 지닌 조명시스템(3,4);

- 상기 투영 빔을 패터닝하기 위하여 상기 투영 빔에 의하여 조사될 패터닝수단을 잡아주도록 구성된 지지구조체(15);

- 기판을 잡아주도록 구성된 기판테이블(20); 및

- 상기 패터닝수단의 조사된 부분을 기판의 타겟부상에 묘화하도록 구성 및 배치된 투영시스템(5)을 포함하고,

상기 방사원의 상(image) 또는 상기 방사원(6)의 부근에 위치하는 리플렉터 조립체(10)로서,

상기 방사원(6) 또는 상기 방사원의 상이 자리하는 광학축선(47)의 방향으로 연장되는 내측 및 외측 리플렉터(42,43,46)를 포함하되, 상기 내측 리플렉터(42,43)는 외측 리플렉터(46)보다 광학축선(47)에 대하여 더 근접해 있고, 상기 리플렉터(42,43,46) 각각은 내측 반사면(54)과 외측 백킹층(52)을 가지며, 상기 내측 리플렉터(42,43)의 백킹층(52)은 0.1 내지 100㎛, 바람직하게는 1 내지 10㎛의 파장(40)에 대하여 0.7 내지 0.99, 바람직하게는 0.8 내지 0.99의 반사율(reflectivity)을 갖는 반사층(reflective layer:56)으로 덮혀 있는 상기 리플렉터 조립체(10)를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치(1).
- 방사선의 투영빔(6)을 형성하기 위한 방사원(6)을 지닌 조명시스템(3,4);

- 상기 투영 빔을 패터닝하기 위하여 상기 투영 빔에 의하여 조사될 패터닝수단을 잡아주도록 구성된 지지구조체(15);

- 기판을 잡아주도록 구성된 기판테이블(20); 및

- 상기 패터닝수단의 조사된 부분을 기판의 타겟부상에 묘화하도록 구성 및 배치된 투영시스템(5)을 포함하고,

상기 방사원의 이미지 또는 상기 방사원(6)의 부근에 위치하는 리플렉터 조립체(10)로서,

상기 방사원(6) 또는 상기 방사원의 이미지가 자리하는 광학축선(47)의 방향으로 연장되는 내측 및 외측 리플렉터(42,43,46)를 포함하되, 상기 내측 리플렉터(42,43)는 외측 리플렉터(46)보다 광학축선(47)에 대하여 더 근접해 있고, 상기 리플렉터들(42,43,46) 각각은 내측 반사면(54)과 외측 백킹층(52)을 가지며, 상기 외측 리플렉터(46)의 백킹층(52)은 0.1 내지 100㎛, 바람직하게는 1 내지 10㎛의 파장(40)에 대하여 0.6 내지 0.95, 바람직하게는 0.7 내지 0.9의 복사율(emissivity)을 갖는 복사층(radiative layer:62)으로 덮혀 있는 상기 리플렉터 조립체(10)를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치(1).
제2항에 있어서,

상기 복사층은 카본(C)을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치(1).
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 내측 리플렉터(42,43)의 백킹층(52)은 0.1 내지 100㎛, 바람직하게는 1 내지 10㎛의 파장(40)에 대하여 0.7 내지 0.99, 바람직하게는 0.8 내지 0.99의 반사율을 갖는 반사층(56)으로 덮혀 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치(1).
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 반사층은 귀금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치(1).
제5항에 있어서,

상기 귀금속은 금(Au) 또는 루테늄(Ru)을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치(1).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 리플렉터(42,43,46) 중 2개 이상의 리플렉터는 실질적으로 동축이며, 상기 광학축선(47)을 중심으로 대체로 회전 대칭으로 연장되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치(1).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 리플렉터 조립체(10)의 리플렉터(42,43,46) 중 외측 리플렉터(46)는 방사상 핀(radiation fins)을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치(1).
내측 및 외측 리플렉터(42,43,46)를 포함하는 리플렉터 조립체(10)로서,

상기 리플렉터(42,43,46) 각각은 내측 반사면(54)과 외측 백킹층(52)을 가지며, 상기 외측 리플렉터(46)의 내측 반사면(54)은 상기 내측 리플렉터(42,43)의 백킹층(52)을 향하며, 상기 내측 리플렉터(42,43)의 백킹층(52)은 0.1 내지 100㎛, 바람직하게는 1 내지 10㎛의 파장에 대하여 0.7 내지 0.99, 바람직하게는 0.8 내지 0.99의 반사율을 갖는 반사층(56)으로 덮혀 있는 것을 특징으로 하는 리플렉터 조립체(10).
내측 및 외측 리플렉터(42,43,46)를 포함하는 리플렉터 조립체(10)로서,

상기 리플렉터들(42,43,46) 각각은 내측 반사면(54)과 외측 백킹층(52)을 가지며, 상기 외측 리플렉터(46)의 내측 반사면(54)은 상기 내측 리플렉터(42,43)의 백킹층(52)을 향하며, 상기 외측 리플렉터(46)의 백킹층(52)은 0.1 내지 100㎛, 바람직하게는 1 내지 10㎛의 파장에 대하여 0.7 내지 0.99, 바람직하게는 0.8 내지 0.99의 복사율을 갖는 복사층(62)으로 덮혀 있는 것을 특징으로 하는 리플렉터 조립체(10).
제10항에 있어서,

상기 내측 리플렉터(42)의 백킹층(52)은 0.1 내지 100㎛, 바람직하게는 1 내지 10㎛의 파장에 대하여 0.7 내지 0.99, 바람직하게는 0.8 내지 0.99의 반사율을 갖는 반사층(56)으로 덮혀 있는 것을 특징으로 하는 리플렉터 조립체(10).
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 외측 리플렉터(46)는 방사상 핀(72-74)을 포함하는 것을 특징으로 하는 리플렉터 조립체(10).